DE2622900C3 - Verfahren zur Herstellung von Stahlblech mit Stärken zwischen 0,01 und 03 mm - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Stahlblech mit Stärken zwischen 0,01 und 03 mm

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung halbharter oder harter, dünner oder sehr dünner Stahlbleche mit einer Blechstärke zwischen 10 und |.im sowie deren Verwendung zur Verstärkung von vulkanisierten Kautschukgegenständen. Der Ausdruck halbharter oder harter Stahl bezeichnet Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 und 1,2%. Im Gegensatz dazu bezeichnet man einen Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,25% als Weichstahl.
Bekanntlich erhält man sehr dünne Stahlbleche mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 und 1,2% durch Kaltwalzen von Stahlblech mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,25% bis zur Erzielung der gewünschten Dicke, worauf man das so erhaltene verdünnte Blech einer Aufkohlung oder Karbonitrierung bis zur Erzielung des gewünschten Kohlenstoffgehalts unterwirft.
Durch dieses Verfahren wird die Anzahl von Kaltwalzstichen und die der zwischenzeitlichen Wärmebehandlungen unter gleichzeitiger beträchtlicher Erhöhung der Walzbreite herabgesetzt, und zwar auf einem Sendzimir-Walzwerk. Außerdem erfolgt die Aufkohlung oder Karbonitrierung des Blechs durch und durch. Man vermeidet auch die Entstehung von Graten beim Zerschneiden solcher Bleche, welche Grate Ausgangsstellen für Brüche an den Rändern der durch Schneiden erhaltenen Gegenstände bilden können, wenn diese Gegenstände wiederholten dynamischen Belastungen ausgesetzt werden.
Man kann ein nach diesem Verfahren, d. b. aus unberuhigtem oder beruhigtem Weichstahl, hergestelltes dünnes Blech leicht von einem durch einfaches Walzen eines dickeren Blechs aus halbhartem oder hartem Stahl erhaltenen dünnen Blech auf folgende Weise unterscheiden. Für ein nach diesem Verfahren hergestelltes Blech beträgt das Produkt aus dem Kohlenstoffgehalt %C und dem Gesamtsauerstoffgehalt %O zwischen 2x 10 ' und 12Ox 10 Λ Für ein durch Walzen eines Blechs aus halbhartem oder hartem Stahl (Kohlenstoffgehalt %C zwischen 0,5 und 1,2%) erhaltenes dünnes Blech beträgt dieses gleiche Produkt %C x %O hingegen zwischen IxI(I ' und 2 X iO ' (siehe z. B.: Colombier. Metallurgie du fer, Dunod 1957, Seite 68).
In der Tat wird bei einem nach diesem Verfahren hergestellter, Blech der Gesamtsauerstoffgehalt %O durch die Härtung oder Karbonitrierung nicht verändert, während der Kohlenstoffgehalt %C dadurch beträchtlich erhöht wird.
Eine chemische Elementaranalyse ermöglicht somit leicht die Unterscheidung eines nach diesem Verfahren hergestellten dünnen Blechs von einem anderen aus zu Beginn halbhartem oder hartem Stahl hergestellten dünnen Blech.
Bestimmte, aus nach dem bekannten Verführen erhaltenen dünnen Blechen hergestellte Gegenstände, z. B. Federn oder Verstärkungselemente für Gegenstände aus vulkanisiertem Kautschuk, sind beträchtlichen und wiederholten Deformationen unterworfen und besitzen dann eine ungenügende Ermüdungsfestigkeit. Aufgabe der Erfindung ist daher die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit dieser Gegenstände. Sie wird dadurch gelöst, daß man ein Stahlblech mit weniger als 0,25% Kohlenstoffgehalt zunächst in an sich bekannter Weise auf Endstärke auswalzt und dann auf einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 und 1,2% aufkohlt oder karbonitriert, und die Erfindung wird in der anschließenden Durchführung folgender Verfahrensschritte gesehen:
1. Austenitisieren bei einer Temperatur 7',,
2. Abkühlung in zv>ei Stufen auf Ziminertempera-
tür,
3. erneutes Austenitisieren auf eine Temperatur T2 < T1,
4. Wiederholung der zweistufigen Abkühlung gemäß Verfahrensschritt 2,
5. Anlassen auf eine Temperatur T3 oberhalb 300° C in sauerstofffreier Umgebung mit raschem Erhitzen und raschem Abkühlen,
wobei die zweistufige Abkühlung aus einer ersten Abkühlung mit hoher Geschwindigkeit auf eine im Übergangsbereich von Perlitbildung zu Bainitbiidung im ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung des jeweiligen Stahles liegende Temperatur and einer zweiten, langsameren Abkühlung auf Raumtemperatur besteht, und die Abkühlungsgeschwindigkeiten so gewählt werden, daß in der ersten Abkühlungsstufe die Linie beginnenden Austenitzerfalls im ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung nicht geschnitten wird und in der zweiten Abkühlungsstufe eine Bainitbiidung vermieden wird.
Diese erfindungsgemäße Behandlung kann an dem Blech selbst oder an den aus diesem Blech hergestellten Gegenständen durchgeführt werden.
Die vorstehend beschriebene Behandlung ermöglicht die Erzielung einer außergewöhnlichen Kornfeinheit bei Stählen, die kein Kornfeinungselement, z. B. Aluminium, enthalten.
Die Erfindung ermöglicht somit die Erzielung von Produkten ohne Abschreckungsrisse und mit einer Bruchdehnung von über 4,8% sowie einer Zugfestigkeit von 250 kg/mm2. Natürlich verändert die erfindungsgemäße Wärmebehandlung das für die verwendeten, sehr dünnen Bleche, deren Herstellung vorstehend beschrieben wurde, charakteristische Produkt %C X %O nicht.
Vorzugsweise erfolgt das Austenitisieren des ersten Verfahrensschritts bei einer Temperatur 7", zwischen 900 und 1000° C, während das erneute Austenitisieren bei einer Temperatur T2 < T1 zwischen 750 und 850J C durchgefünrt wird, und die Anlaßtemperatur '/', liegt zwischen 300 und 400° C.
Wenn man endlose bandförmige Gegenstände, L. B. Bandfedern oder Verstärkungselemente für vulkanisierte Kautschukgegenstände, erhalten will, empfiehlt es sich, zuerst das noch nicht erfindungsgemäß behandelte Blech zu Bändern zu zerschneiden und dann die so erhaltenen Bänder der erfindungsgemäßen Behandlung zu unterziehen. Dadurch wird eine rasche Abnutzung der Schneidwerkzeuge vermieden. Schließlich verringert diese Behandlung die durch das Schneiden des Blechs zu Bändern verursachten Spannungen und Deformationen, woraus eine weitere Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit resultiert.
Es folgen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Auf einem Sendzimir-Walzwerk wurden 2 mm dicke Weichstahlbleche mit den folgenden Zusammensetzungen (in %) nacheinander auf eine Dicke von 100 μιη kalt hcruntergewalzt:
Blech Al
C = 0,25 Mn = 0,75 Si = 0,07
S = 0,02 P = 0,02 Ni = 0,03
Cr = 0,06 N = 0,003 O (gesamt) = 0,005
Blech A2
(.' - 0.028 Mn = 0,19 Si = 0,05
S = 0,022 P = 0,025 Ni = 0,03
Cr = 0,05 Cu = 0,0Of) N = 0,003
C) (i'L'siimn =
Blech A3
C = 0,085 Mn = 0,3 S = 0,024 Si = 0,05 P = 0,024 Ni = 0,025 Cr = 0,05
Cu= 0,056 N = 0,003 O (gesamt) = 0,0145
Für eine Dicketoleranz von ±2 μιη war die Walzbreite 80 cm.
Die Bleche Al, Al und A3 wurden durch kontinuierlichen Durchlauf durch einen Ofen mit einer Tem-'" peratur von etwa 970° C gehärtet. Das Härtungsgas besaß die folgende Zusammensetzung:
85 VoI.% Wasserstoff
15 VoI.% eines Gemischs aus
88 Vol.% Methan
>'' 6,5 Vol.% Äthan
1 Vol.% Propan
4,5 Vol.% Stickstoff und Spuren anderer gasförmiger Kohlenwasserstoffe.
Der Taupunkt des Härtungsgases betrug bei seinem 2" Eintritt in den Ofen -60° C.
Die Endgehalte an Kohlenstoff %C waren
0,5% für das Blech Al
1,2% für das Blech A2 und
0,8% für das Blech A3.
-' Diese Gehalte wurden durch Variieren der Verweilzeit der Bleche in dem Ofen erhalten.
Die für derart hergestellte dünne Bleche charakteristischen Produkte %C X %O waren:
2,5 x K)·■' für das Blech Al
S" 83 X 10 ·' für das Blech A2 und
11,6 X !() ' für das Blech A3.
Nach der Aufkohlung besaß das Blech /13 eine Bruchfestigkeit von 110 kg/ mm'. Dieses Blech wurde parallel zur Walzrichtung in 4 mm breite Bänder ge-)' schnitten, wobei man darauf achtete, die übergehärteten Ränder des Blechs zu eliminieren.
Dann wurden die Bänder der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen.
Der erste Abschnitt dieser Behandlung umfaßte ein ■i" Austenitisieren in einem mit Argon oder Stickstoff gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid oder Zirkonoxid bei einer Temperatur von 1000" C; die Dauer des Durchgangs durch die Wirbelschicht betrug 3 Sekunden und die Zeit, während welcher auf ti einer höheren Temperatur als die Austenitisierungstemperatur gehalten wurde, war etwa 2 Sekunden. Die Zeichnung zeigt ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild:
Die rasche Abkühlung Ali dauert etwa 0,3 Sekun- >ii den und endet bei B bei einer Temperatur etwas unterhalb der Grenze zwischen dem pcrlitischcn Bereich I und dem bainitischen Bereich 2; die Pcrlit- »Nase« ist durch den Punkt 5 dargestellt. Die langsame Abkühlungerfolgt mittels eines Durchgangs υ durch Gebläseluft. Sie geht dann weiter in den martensitischen Bereich 3 bis zu D in Umgebungsluft vor sich. Der stabile austenitische Bereich ist mit 4 bezeichnet. Die langsame Abkühlung BCD dauert etwa 3 Sekunden.
«) Es folgt ein erneutes Austenitisieren in einem mit Argon oder Stickstoff gebildeten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid oder Zirkonoxid bei einer Temperatur von 800° C, gefolgt von einer zweistufigen Abkühlung, die mit der zuerst angewendeten identisch rTi ist uiiu wie diese ebenfalls die Perlit-»Nase« 5 umgeht. Die Durchlaufzeit durch die Wirbelschicht bei 800' C betrug 3 Sekunden, und die Dauer, während welcher die Bänder auf einer höheren als der Austenitisic-
5 6
rungsiemperatur gehalten wurden, war etwa 0.4 Se- peratur. Die Vcrweilzeit in der Wirbelschid
künden. 350' C betrug 3 Sekunden.
Abschließend erfolgt ein rasches Anlassen auf Man erhält so ein sehr feinkörniges Band ohr
350" C in einem mit Argon oder Stickstoff gebildeten schrcckungsrisse mit einer relativen Bruchde
Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid oder Zirkon- "> von 5,2% und einer Zugbeanspruchung von 2i
oxid und eine schnelle Rückkehr auf Umgebungstem- mnr.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Stahlblech mit Stärken zwischen 10 und 500 μηι, bei dem ein Stahlblech mit bis zu 0,25% Kohlenstoff auf Endstärke ausgewalzt und auf einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 bis 1,2% aufgekohlt oder karbonitriert wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahre nsschritte:
1. Austenitisieren bei einer Temperatur T1,
2. Abkühlung in zwei Stufen auf Zimmertemperatur,
3. erneutes Austenitisieren auf eine Temperatur T2 < T1,
4. Wiederholung der zweistufigen Abkühlung gemäß Verfahrensschritt 2,
5. Anlassen auf eine Temperatur T3 oberhalb 300° C in sauerstofffreier Umgebung mit raschem Erhitzen und raschem Abkühlen,
wobei die zweistufige Abkühlung aus einer ersten Abkühlung mit hoher Geschwindigkeit auf eine im Übergangsbereich von Perlitbildung zu Bainitbildung im ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung des jeweiligen Stahles liegende Temperatur und einer zweiten, langsameren Abkühlung auf Raumtemperatur besteht, und die Abkühlungsgeschwindigkeiten so gewählt werden, daß in der ersten Abkühlungsslufe die Linie beginnenden Austenitzerfalls im ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung nicht geschnitten wird und in der zweiten Abkühiungsstufe eine Bainitbildung vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur T1 zwischen 900 und 1000" C, die Temperatur T2 zwischen 750 und 850° C und die Temperatur 7', zwischen 300 und 400° C liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen in einem mit Argon oder Stickstoff erzeugten Wirbelschichtbett aus Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 (ider 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgekohlten oder karbonitrierten Bleche vor der Wärmebehandlung zu Bändern geschnitten werden.
5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, auf Bleche, die aus einem Stahl bestehen, bei dem das Produkt %C x %O nach dem Aufkohlen zwischen 2x10 ' und 12Ox ΙΟ"1 liegt.
6. Verwendung der unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 auf Stähle nach Anspruch 5 hergestellten Bänder zur Verstärkung von vulkanisierten Kautschukgegenständen.
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